Date post: | 05-Apr-2015 |
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Virtuelles Wasser
Fachrichtung Hydrowissenschaften, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft
Umwelttag TU Dresden, 9. Juni 2010
Peter Krebs
Virtuelles Wasser
Globales Wasser
Wasserdargebot und Wasserbedarf
Wasserverfügbarkeit und -mangel
Das Konzept des virtuelles Wassers
Fachrichtung Hydrowissenschaften, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft
Peter Krebs
Virtuelles Wasser
Globales Wasser
Wasserdargebot und Wasserbedarf
Wasserverfügbarkeit und -mangel
Das Konzept des virtuelles Wassers
Fachrichtung Hydrowissenschaften, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft
Peter Krebs
Wasserkreislauf
Flussgebiet SAETN
Flussgebiet, langfristig AETN
Niederschlag N Evapotranspiration ET
Abfluss ASpeicher S
S
Zeithorizont ist maßgebend für Gleichgewicht
Anthropogener Einfluss kann das Gleichgewicht stören
Wasserbilanz
Volumen in 103 km3
Fluxe in 103 km3 a-1
Globale Wasserflüsse und -speicher
0,328380,2Verfügbares Süßwasser
76,340,019280Seewasser
11,930,005885Bodenfeuchte
Total
Flüsse
Atmosphäre
Eis
Actives Grundwasser
Fossiles Grundwasser
Salzwasser
Wasserressource
1475703
1,2
14
24000
4000
60000
1370323
(103 km3)
Volumen
~100
0,00008
0,00096
1,645
0,274
4,113
93,942
(%)
Anteil an totalem Wasser
100
0,03
0,32
91,38
(%)
Anteil an verfügbarem Süßwasser
0,027
(a)
0,031
8000
330
5000
3000
Erneue-rungszeit
Globale Wasservorkommen
Kontinent Fläche Niederschlag Evapotranspiration Abfluss
106 km2 mm km3 mm km3 mm km3
Globus 510 1130 577000 1130 577000
Ozeane 361 1270 458000 1393 503000 -123 -45000
Kontinenten 149 799 119000 497 74000 302 45000
Afrika 30,1 740 22300 604 18253 136 4047
Asien 43,5 742 32200 431 18690 311 13510
Australien + Oz. 8,9 791 7080 523 4680 268 2400
N Amerika 24,3 756 18300 432 10430 324 7870
S Amerika 17,9 1597 28400 925 16370 672 12030
Europa 10,5 790 8290 516 5390 274 2900
Wasserbilanz der Erde und der Kontinente
Virtuelles Wasser
Globales Wasser
Wasserdargebot und Wasserbedarf
Wasserverfügbarkeit und -mangel
Das Konzept des virtuelles Wassers
Fachrichtung Hydrowissenschaften, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft
Peter Krebs
Im Mittel 0,8 m Regenhöhe pro Jahr über den Kontinenten
65% Evapotranspiration
35% Abfluss (ober- und unterirdisch) in die Ozeane
Landwirtschaft
Trinkwasser
Industrie
Private Haushalte
Heute 9000 – 12000 km3/a
Potenzial 15000 km3/a
Verfügbares Süßwasser für
Ungleiche Niederschlagsverteilung Bevölkerungsverteilung
Verfügbares Süßwasser
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Lima
El Gol
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Las V
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Kharto
um
Almer
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Athen
s
Jeru
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Mos
cow
Dresd
en
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Adis A
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Miam
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Camp
Jaco
b
Tabi
ngKau
ai
Rai
n d
epth
(m
m)
Regenhöhe pro Jahr
0
100
200
300
400
500
600
J F M A M J J A S O N D
Rai
n d
epth
per
mo
nth
Bombay, India
0
100
200
300
400
500
600
J F M A M J J A S O N D
Rai
n d
epth
per
mo
nth
Georgetown, Guyana
0
100
200
300
400
500
600
J F M A M J J A S O N D
Rai
n d
epth
per
mo
nth
Adis Abeba, Ethiopia
0
100
200
300
400
500
600
J F M A M J J A S O N D
Rai
n d
epth
per
mo
nth
Harare, Zimbabwe
Regenverteilung übers Jahr
KontinentFläche
Bevölkerung Jährliche Wassererneuerung
km3/a
Spez. Erneuerung
106 km2 • 106 min mittel max
Globus 510 5593 32032 42757 57593 317 7,7
Afrika 30,1 708 2827 4047 5796 134 5,7
Asien 43,5 3403 10494 13510 18183 311 4,0
Australien + Oz. 8,9 29 1743 2400 3271 268 83,6
N Amerika 24,3 453 5840 7870 10310 324 17,4
S Amerika 17,9 315 9113 12030 16000 672 38,3
Europa 10,5 685 2015 2900 4033 277 4,2
2
33
km
m10
Cam10 33
Jährliche Wassererneuerung
Virtuelles Wasser
Globales Wasser
Wasserdargebot und Wasserbedarf
Wasserverfügbarkeit und -mangel
Das Konzept des virtuelles Wassers
Fachrichtung Hydrowissenschaften, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft
Peter Krebs
Produkt Wasserinput
1 kg Weizen 1 – 2 m3
1 kg Reis 2 – 4 m3
2500 Kilokalorien* (Äquivalenz zu 1 kg Brot) 1 m3
* Global mittlerer Kalorienverbrauch
Produktion vegetarischer Nahrungsmittel ergibt einen spezifischen Wasserbedarf von 360 m3/(Ca·a)
Wasserbedarf
Fleischproduktion benötigt 10 mal mehr Wasser als die Produktion vegetarischer Nahrung um die gleiche Menge kcal zu produzieren!
m3 water / (Ca • a)
Mittlere 12% Fleisch 10 • 0.12 • 360 432
Nahrungszusammensetzung 88% vegetarische Nahrung
0.88 • 360 317
“direkter” Wasserkonsum 250
1000
Weltbevölkerung 6.0 Milliarden 6000 (km3 Wasser / a)
Konsum vegetarischer Nahrung und von Fleisch
m3/(Ca•a) m3/(Ca•a)
Trinkwasser 1 – 2
Haushalt (WC, Dusche, waschen,…) 60
Services (Krankenhaus, Restaurant, …) 40
Industrieller Verbrauch 150
Total 250
Nahrung, rein vegetarisch 360
Total 610
Nahrung mit 20% Fleischanteil 1000
Total 1250
Zusammensetzung des Wasserverbrauchs
Entwicklung des Wasserbedarfs
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 2 4 6 8 10 12
Bevölkerung (Milliarden)
Sü
ßw
ass
er
(10
12 m
3 /a)
1800
1900
1950
1970
20502000 year
Heute verfügbares Süßwasser
theoretisches Frischwasser- potenzial
Wasserkonsum mit reinvegetarischer Nahrung
Wasserbedarf mit20% Fleischanteil
Land m3/(Ca·a)
Norwegen 96150
Schweiz 6520
Deutschland 1300
Marokko 1110
Ungarn 580
Algerien 530
Land m3/(Ca·a)
Israel 450 (540)
Jordanien 190
Libyen 140 (910)
Ägypten 30 (910)
Kuwait 0
Bahrain 0
Stress limit
500
m3/(Ca·a)
Water availability index WAI
m³/(Caa)Ausreichend > 2000Wasserstress 1000 – 2000Wasserarm 500 – 1000Unter der Schwelle < 500
World Resources Institute (2002)
Composed Criticality Index ialungspotenzProblemlösügbarkeitWasserverf
ahmeWasserentnC
Problemlösungspotenzial = f (Bruttosozialprodukt, wasserbezogenes know-how, Niveau der Trinkwasser- und Abwassersysteme, Wasserqualitätsbedingungen, Infrastruktur, Effizienz der Institutionen)
Criticality index
Criticality index
Zehnder (2002)
Nahrungsmittelproduktion 2000
Zehnder (2002)
Nahrungsmittelproduktion 2020
Virtuelles Wasser
Globales Wasser
Wasserdargebot und Wasserbedarf
Wasserverfügbarkeit und -mangel
Das Konzept des virtuelles Wassers
Fachrichtung Hydrowissenschaften, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft
Peter Krebs
1527
619
908
-
28
770
110
m3/Ca/a
Libyen
100
41
59
-
2
50
7
%
1394
828
566
60
89
25
392
m3/Ca/a
Israel
100
59
41
4
6
2
28
%
1109
175
934
4
880
22
28
m3/Ca/a
Ägypten
100
16
84
-
79
2
3
%
862
257
605
3
102
40
463
m3/Ca/a
Tunesien
100
30
70
-
12
5
54
%
853
305
548
2
15
16
515
m3/Ca/a
Algerien
100
36
64
-
2
2
60
%
871110Totaler direkter Verbrauch
%m3/Ca/a
1001273Totaler Verbrauch
13163Wasseräquivalent für Nahrungs-mittelimport
-< 1Entsalzung, Ab-wasserrecycling
--Zufluss durch Flüsse
--Fossiles Grundwasser
871110Erneuerbares Wasser
Marokko
Konsum von Wasser und virtuellem Wasser
Yang and Zehnder (2007)
○ 1980 – 1984
● 1996 – 2000
Nahrungsmittelimport vs. Wasserverfügbarkeit
Hoekstra and Chapagain (2007)
Virtual water in agricultural products
Hoekstra and Chapagain (2007)
Virtual water in food, beverages and other products
Wasserfußabdruck für Deutschland
in Mrd. m3 pro Jahr
Hoekstra and Chapagain (2007)
Wasser-Fußabdruck
Vorhersage für 2025:
8.3 Milliarden Weltbevölkerung 1000 km3/y ungedeckter Wasserbedarf in Asien und Afrika
Um diese Lücke zu überbrücken braucht es:
1012 m3 Wasser
0.3·109 t Nahrung
300 Milliarden US $
globalem Ölmarkt 1997
Wirschaftliche Bedeutung von Wasserarmut
Import und Export virtuellen Wassers
Examples of land-business between nations
In February 2009, Saudi-Arabia is leasing 10 000 hectares in Sudan for cultivation of wheat, vegetables and for meat production.
In February 2009, Bahrain is contracting 10 000 hectares on the Philippines for fish-farming.
In April 2009, Bahrain has a contract with Turkey for co-operation in agriculture on 500 million Dollars.
In November 2008, Qatar is leasing 40 000 hectares in Kenya for cultivation of fruits and vegetables and is financing a harbour with an investment value of 2.3 billion Dollars.
Libya is leasing 247 000 hectare agricultural land in the Ukraine in November 2008.
(Source: www.ifpri.org)
Nahrungsmittelproduktion im Ausland
r = 0.3 Fangrate
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 10 20 30 40 50Zeit
Fis
chp
op
ula
tio
n,
Fis
chfa
ng
rate
r = 0.25 Population
r = 0.25 Fangrate
r = 0.27 Population
r = 0.27 Fangrate
r = 0.3 Population
Tragedy of the commons